前言

在一个典型的数据通信网络中，往往存在多个不同的IP网段，数据在不同的IP网段之间交互是需要借助三层设备的，这些设备具备路由能力，能够实现数据的跨网段转发。

路由是数据通信网络中最基本的要素。路由信息是指导报文转发的路径信息，路由过程就是报文转发的过程。

常见误区：

• 路由器隔离广播域和冲突域，交换机只能隔离冲突域

IP路由基础

背景：

• IP地址唯一标识了网络中的一个节点，每个IP地址都拥有自己的网段，各个网段可能分布在网络的不同区域。
• 为实现IP寻址，分布在不同区域的网段之间要能够相互通信。

路由：

• 路由是指导报文转发的路径信息，通过路由可以确认转发IP报文的路径。
• 路由设备是依据路由转发报文到目的网段的网络设备，最常见的路由设备：路由器。
• 路由设备维护着一张路由表，保存着路由信息。
• 路由器根据数据包的目的IP地址查找路由表进行转发。

路由中包含以下信息：

• 目的网络：标识目的网段
• 掩码：与目的地址共同标识一个网段
• 出接口：数据包被路由后离开本路由器的接口
• 下一跳：路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址

路由表

• 路由器通过各种方式发现路由
• 路由器选择最优的路由条目放入路由表中
• 路由表指导设备对IP报文的转发
• 路由器通过对路由表的管理实现对路径信息的管理

查看IP路由表：

[R1]display  ip interface  brief       //查看哪些接口配置了IP地址
[R1]display  ip routing-table      //查看IP路由表

1. Destination/Mask:网络地址/网络前缀 +掩码=目的路由

2. Protocal:协议，表示该条路由通过什么协议（方式）获取到：
   Direct 直连协议
   Static 静态
   ospf 链路状态路由协议
   isis
   bgp
   …

3. Preference:优先级，表示该条路由的可靠性，范围0-255，数值越小，表示可靠性越好，也就表示该条路由越优
   Direct 直连协议 优先级为0
   Static 静态 优先级60
   OSPF 优先级10
   ISIS 优先级 15
   BGP 优先级 255
   RIP 优先级100
   …

4. Cost:度量值，开销，数值越小越好

5. NextHop:下一跳，去往目的地址的下一个IP地址

6. Interface:表示该设备从该接口可以出去到达下一跳

路由获取方式（路由条目生成）

直连 Direct：
管理员在设备接口配置IP地址，直接生成的路由

静态 Static：
由管理手工配置的路由
无法自动感应网络拓扑变化

动态路由协议(OSPF/isis/BGP/rip):
管理员在设备配置了对应协议，设备自动获取的路由
能够自动感应网络拓扑变化

最优路由条目优选

针对同一条路由来说，路由表中只会浮现一条最优路由

1. 先比较优先级，数值越小越优先级
2. 优先级相同，再比较cost，数值越小越优先级
3. 如果优先级和开销都一样，则该条路由以负载的形式存在路由表中

注意：相同协议才会比较优先级，优先级相同，再去比较开销,不同协议，只要是同一条路由，优先级相同，直接负载，不再比较开销

路由转发

最长掩码匹配:
当路由器收到一个IP数据包时，会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位（Bit-By-Bit）比对，直到找到匹配度最长的条目，这就是最长前缀匹配机制。

示例1：

• 根据最长匹配原则进行匹配，能够匹配192.168.2.2的路由存在两条，但是路由的掩码长度中，一个为16 bit，另一个为24 bit，掩码长度为24 bit的路由满足最长匹配原则，因此被选择来指导发往192.168.2.2的报文转发。

示例2：

• 根据最长匹配原则匹配，能够匹配到192.168.3.2的路由只有一条，此路由为最终转发依据。

静态路由

使用场景：

• 静态路由由网络管理员手动配置，配置方便，对系统要求低，适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。

• 用于网关出口配置默认路由

• 当设备不支持动态路由协议

• 缺点是不能自动适应网络拓扑的变化，需要人工干预。

静态路由配置

[R2]ip route-static 4.4.4.0 24 g0/0/1 10.1.123.3
    //R2去往4.4.4.0/24的目的地址，从g0/0/1接口出去，下一跳先到达10.1.123.3 （紫色线路）

[R3]ip route-static 4.4.4.0 24 e0/0/0 10.1.34.4
    //R3去往4.4.4.0/24的目的地址，从e0/0/0接口出去，下一跳先到达10.1.34.4 （紫色线路）

[R4]ip route-static 10.1.123.0 24 e0/0/1 10.1.34.3
    //R4去往10.1.123.0/24的目的地址，从e0/0/1接口出去，下一跳先到达10.1.34.3 （红色线路）

标配写法：
[R5]ip route-static 4.4.4.0 24 s0/0/2 10.1.45.4
    //ip route-static + 网络地址 + 掩码 + 出接口 + 下一跳IP

简洁写法：（串行链路中）
[R5]ip route-static 4.4.4.0 24 s0/0/2
[R5] ip route-static 4.4.4.0 24 10.1.45.4
    //ip route-static + 网络地址 + 掩码 + 下一跳IP （不写出接口）

//如果是MA网络，则必须写下一跳，可以不写出接口：
[R2]ip route-static 4.4.4.0 24 10.1.123.3

//仅仅查看静态路由
[R5]display ip routing-table protocol static

缺省路由（默认路由）

[R4]ip route-static 0.0.0.0 0 s0/0/0 10.1.45.5     
//出接口和下一跳视情况而定

动态路由分类

动态路由协议能够自动发现和生成路由，并在拓扑变化时及时更新路由，可以有效减少管理人员工作量，更适用于大规模网络。

按工作区域分类:

• IGP（Interior Gateway Protocols，内部网关协议）
  • RIP
  • OSPF
  • IS-IS
• EGP（Exterior Gateway Protocols，外部网关协议）
  • BGP

按工作机制及算法分类:

• （Distance Vector Routing Protocols，距离矢量路由协议）
  • RIP
• （Link-State Routing Protocols，链路状态路由协议）
  • OSPF
  • IS-IS

路由高级特性

路由递归：

• 路由必须有直连的下一跳才能够指导转发，但是路由生成时下一跳可能不是直连的，因此需要计算出一个直连的下一跳和对应的出接口，这个过程就叫做路由递归。
• 路由递归也被称为路由迭代。

示例：

• 添加一条去往20.1.1.3的路由，下一跳为直连网络内的IP地址10.0.0.2。
• 去往30.1.2.0/24的路由通过递归查询得到一个直连的下一跳，该路由因此生效。

等价路由：

• 路由表中存在等价路由之后，前往该目的网段的IP报文路由器会通过所有有效的接口、下一跳转发，这种转发行为被称为负载分担。

[R4]dis ip routing-table protocol static

浮动路由（备份路由）

• 在路由表中只存在一条最优路由，当主路由产生故障，备份路由浮现

//将主路由优先级数值改小，备份路由优先级数值改大（默认静态路由优先级数值为60 ）
[R4]ip route-static 5.5.5.5 32 s0/0/0 10.1.45.5 preference 61

CIDR（路由汇总）：无类域间路由

路由汇总需求:

• 子网划分、VLSM解决了地址空间浪费的问题，但同时也带了新的问题：路由表中的路由条目数量增加。
• 为减少路由条目数量可以使用路由汇总。

CIDR:

• CIDR（classless inter-domain routing，无类别域间路由）采用IP地址加掩码长度来标识网络和子网，而不是按照传统A、B、C等类型对网络地址进行划分。
• CIDR容许任意长度的掩码长度，将IP地址看成连续的地址空间，可以使用任意长度的前缀分配，多个连续的前缀可以聚合成一个网络，该特性可以有效减少路由表条目数量。

有类：按照默认的子网掩码

无类：不按照默认的子网掩码

• 思路：通过将掩码缩小，扩大IP地址范围

例子：
用一条路由代替一下4条路由：
192.168.12.0/22
192.168.10.0/23
192.168.14.0/23
192.168.9.0/21

解题：

1. 先找到每条路由掩码部分
2. 找出掩码网络位部分相同的，也就是蓝色圈出的部位，保留不变，剩余的全写为0
3. 将二进制再次转换为十进制，掩码为刚刚相同的位数

精确表示：172.16.0.0/18 （172.16.00000000.0/18）
粗略：172.16.0.0/16

END